国内外海洋科考现状及发展趋势

海洋占地表面积约71%，不仅具备丰富的资源，还能影响全球气候变化，是重要的战略要地。“十八大”以来，我国将“建设海洋强国”作为国家重要战略目标，加大了对海洋科学、海洋技术、海洋开发的研究与投入。海洋科考是人类认识海洋的重要渠道，通过海洋科考装备对数据进行采集、传输和分析，揭示海洋物理、化学、生物及地质学特征，加深人类对海洋动力环境、生态环境与地质环境的认识。

自15世纪以来，随着航海事业的发展，海洋科学考察逐步成为人类认识海洋、认识世界的方式。19世纪英国挑战者号的环球海上综合科学考察，使得以科学研究为目标的海洋科考形式逐渐成型，继而引起海洋科考的热潮，并孕育了现代海洋科学的诞生。随着20世纪科技及经济的发展，海洋科考也进入新的历史阶段，国际上成立了多个海洋组织，美国、日本以及欧洲部分发达海洋国家引领了海洋科考的蓬勃发展。我国的海洋科考主要起步于20世纪50年代末，至今近70年，已经历起步期、拓展期，现进入了蓬勃发展期。

科考装备作为海洋科考的重要平台，是海洋科考能力建设的重要组成部分，也是一个国家综合国力的重要体现。相关学者已分别从国内外科考装备、科考船、深海潜水器、水下观测网、调查设备等多方面进行了研究和分析。本文在前人研究的基础上从海洋科考的发展历程、现状特征出发，结合目前的科技特点、国际环境以及人类的切实需求，探讨了海洋科考的总体发展趋势及方向。

⒈国外海洋科考发展历程及现状

国外的海洋科考最早可以溯源到15世纪，在航海过程中开展了大洋环流、生物、盐度等方面的初步研究。19世纪上半叶，世界海洋考察逐步增多，但基本仍属于探险性质，例如英国贝格尔号环球探险为达尔文完成《物种起源》提供了重要的实证基础；1839—1843年，英国J.C.罗斯也完成了南极海域探险等航行。19世纪后期，随着挑战者号的出现，以科学考察为目标的海洋科考逐渐形成，考察对象也由单项考察发展成综合性调查，英国、德国、法国、美国等国先后组织了多次环球海洋考察，获取了大量的海洋科学数据。20世纪50年代以后，随着海洋资源关注度提升和科技水平飞速发展，全球海洋科考进入了全新的历史时期。

⑴19世纪至20世纪中叶

这一时期受科技水平的限制与两次世界大战的影响，海洋科考虽然已开启了综合调查，但总体进展比较缓慢。

1872—1876年，英国挑战者号开展了环球海上综合科学考察，在太平洋、大西洋、印度洋等获取了数百个站位数据，涉及到水深、水文、生物、底质、化学等多个要素，获得了十分丰富的海洋数据资料，促使海洋学从地理学领域中分化出来，成为一个独立的学科。

1925—1927年，德国流星号在南大西洋完成了历时2年多的科学考察，相比于挑战者号的调查，此次采用了电子技术和近代科学方法，观测准确度有了明显提升。考察成果对于南大西洋海底地形地貌轮廓的刻画以及海洋环流和大洋热量的研究，起到了重要作用。

⑵20世纪中叶至今

20世纪中叶以后，各国开始逐渐关注海洋资源，这一时期的科技水平也在飞速发展。美国、日本、英国等发达国家率先开启了海洋科考的新时代，主要发展如下：

①国际海洋科学组织相继成立1950年以后，国外的海洋科考迅速发展，海洋科学组织相继成立。1960年，政府间海洋学委员会（IOC）成立，其是联合国教科文组织的一个分支机构，成立之初会员国（地区）仅40个，目前已有150个。其宗旨是促进海洋科学调查，职能是负责协调海洋科学活动，组织海洋国际合作调查项目，制订国际海洋科学合作计划、促进海洋资料交换等。随后多个国际海洋科学组织相继成立（见下表1），引领了全球海洋科学的发展。从表中也可以看出，在主要海洋科学组织的发展过程中，欧美等发达国家起到了主导性作用。

表1 国际主要海洋科学组织

②国际海洋合作计划在全球兴起随着联合国的建立，国际合作成为推动海洋科学发展的重要方式。在此阶段，国外开展了多个国际海洋合作计划，部分合作计划延续至今已近60年。国际合作的方式主要包括对某个海域的联合调查或者针对某个海洋现象、科学目标持续开展联合研究。

国际大洋钻探计划始于1968年并持续至今，应用深海钻探技术获取岩芯，对地球深部特征、地壳结构、全球气候变化等开展研究。表2显示，截至2024年9月，该计划共执行了318个航次的探测，钻井4232口，岩芯长度超48.4万m，获取沉积物和基岩超100万m。自国际大洋钻探计划开展以来，美国、日本以及欧洲的部分海洋发达国家，凭借深海钻探船及其先进的技术，主导着大洋钻探计划的实施方向。

表2 国际大洋钻探计划统计表

国际印度洋考察（IIOE），由联合国教科文组织于1957年发起，旨在对印度洋进行多学科协调的大规模调查。首次IIOE由23个国家的46艘船参加，共完成180个航次，获取了印度洋大量基础数据，推动了人类对印度洋的科学认知。2015年，为了进一步推动印度洋多学科交叉研究，IOC、SCOR等组织启动了第2次国际印度洋考察（IIOE-2），我国也积极参与了这项国际计划。除了以上2项重要的国际合作计划，本文还梳理了近20年来开展的国际上主要海洋科考计划（见表3）。

表3 国际主要海洋科考计划

③发达国家制定海洋科技战略规划并开展多轮调查自20世纪70年代以来，美国、日本等国家以5～10a为周期，开展本国近海及大陆架的海洋综合调查，并在大西洋、太平洋、南北极海域等也开展了多次科学考察。2007年，日本推出了《海洋基本法》，在此基础上制定了《海洋基本计划》，并通过“海洋资源调查项目”、“地震海啸防灾研究项目”、“南北极观测计划”等海洋科考项目推动了《海洋基本计划》的实施。美国自20世纪50年代开启其近海的调查项目，目前已完成多轮海洋综合调查，以及沿岸和大陆架的中、大比例尺测图工作；俄罗斯、美国、日本、英国等国家，近十几年来也在海洋气候变化、生态系统、生物多样性、海水酸化等重点领域制定了相应的科技战略，指导相关领域海洋科考的执行，详见表4。

表4 国际海洋科技战略规划

20世纪70年代至20世纪末，各国对能源资源的需求非常旺盛，美国、日本、澳大利亚等国家加大了对深海资源的调查，获取了大量的海洋环境、地形、底质、矿产资源等数据，并在国际共享数据平台进行了共享。进入21世纪后，各国海洋调查的目的更加多样化，海底资源、海底空间、海域维权、划界争议、深海极地战略、海洋科学热点研究领域等都成为了海洋科考的目标，深海、极地成了重点科考领域，同时为满足更多的科考需求，国外的海洋技术与装备也向智能化、集成化快速发展。

⒉国内海洋科考发展历程及现状

相比于国外发达海洋国家，我国的海洋科考起步较晚且前期发展较缓慢。20世纪50年代末，全国海洋综合性考察拉开序幕，我国首次获得了近海第一手综合性基础资料，取得一系列成果，对于近海科学研究、开发利用具有重要的意义。至今，我国海洋科学考察事业已走过了六十几年，主要经历“起步期、拓展期、蓬勃发展期”这3个发展阶段。

⑴起步期（1958—1977年）

1956年，国务院科学规划委员会编制了12年（1956—1967年）海洋科学远景发展规划，首次将海洋科学研究纳入到国家科学技术发展轨道。起步期的海洋科考调查主要根据国内外形势，对大陆架划界、国家权益维护、海底资源勘测等具体需求开展，如开展了首次海洋综合调查、标准断面调查、“东海大陆架调查”、“南海中部调查”、“太平洋特定海域调查”、“黄渤海地质地球物理综合调查”、“黄渤海沉积物调查”等，奠定了我国海洋科技发展的技术基础和数据基础，并培养了大批海洋科技人才。

⑵拓展期（1978—2000年）

改革开放后，我国的海洋科考迎来拓展期，首次将海洋科考从中国近海拓展到极地与大洋区域。这一时期，我国海洋科考的组织管理形式和技术手段具有如下新的特点：

①系统化

20世纪80年代开始，我国相继建立极地及大洋科学考察管理机构，启动了延续至今的极地及大洋综合性科学考察。1984年，我国组建了首支南极科考队，乘坐向阳红10号和J121号科考船登上南极洲，拉开了南极海域科考的序幕；1999年，我国对北极进行考察并建立了黄河考察站。至20世纪末，我国共计开展17个航次南极考察，1个航次北极考察。1978年，向阳红5号科考船赴太平洋开展了深海调查，首次获取了多金属结核样品。

随着1991年中国大洋矿产资源开发协会的成立，系统化大洋科考工作正式开始，这一阶段共开展了十几多个航次的调查，获取了东太平洋多金属结核区、西太平洋富钴结壳海山区的多波束地形、水体环境、重磁、沉积物、矿产等多要素的基础性资料。

②专题化

1980—1995年，我国相继开展了“全国海岸带和海涂资源综合调查”、“全国海岛资源综合调查”等专题性调查，获取了海洋环境、土壤、植被、环境质量、资源要素、社会经济的综合性数据，形成了系列专题研究报告，并建立了我国海岛资料数据库。

除了这种全国规模的专题化调查，一些科研院所相继组织开展了黄海冷水团、黄海暖流、海洋环流、地质地球物理等方面的专题性科学调查，另外“南沙群岛及周边海域综合科学考察”、“大陆架及邻近海域勘查与资源远景评价”等专项调查也在这一阶段开展，海洋调查技术手段得到了进一步提升。

③国际化

我国从20世纪80年代开启了与国外的合作调查，主要包括海气相互合作调查、黑潮联合调查、海洋环流合作调查、沉积动力学合作调查、地质科学调查等研究方向。这期间，我国借助于国外的技术优势，积累了大量的科研基础数据，不仅有效促进了我国海洋科学的发展，也提升了中国参与国际海洋科学计划的能力和影响力。

中美合作方面，自1980年起，我国相继与美国联合开展了长江口沉积合作调查、中美联合南海地质科学调查、南黄海环流及沉积动力学调查、渤海及黄河沉积动力学合作调查、海洋大气相互作用合作科学考察等，为近海环流、沉积动力学、赤道和热带西太平洋海气作用等科学研究奠定了基础。中日合作方面，“中日黑潮合作调查”、“中日副热带环流合作调查”等合作项目的开展，使科学家对副热带环流的基本特征有了清晰的了解。中韩两国于1997年启动了黄海海洋环境合作调查项目，对黄海的温盐、海水微量元素、生态环境等进行合作调查，每年1次，直至2009年。

⑶蓬勃发展期（2000年至今）

进入21世纪，我国的海洋科考进入了蓬勃发展期，科考平台、技术手段、组织形式等逐步多样化、标准化，卫星遥测、立体观测网、近底载体、无人智能等技术和设备更多地被应用到了海洋科考中，获取的不仅是海洋大面观测数据，还包括长时间序列的剖面观测数据、三维场数据、原位观测数据等，数据精度得到了明显提升。

①海洋调查逐步由近海走向“两洋一海”

2004年，我国开展了“中国近海资源环境综合调查与评价”专项调查（908专项），完成了水体环境、底质、地球物理、海底地形、浅剖与侧扫、遥感调查、能源和灾害专题等调查，执行航次任务1200余次，调查面积约150万km²，实现了对中国近海海域、海岛海岸带环境资源的系统掌握和综合认知。

2011年，为应对全球气候变化，我国开展了亚洲大陆边缘海陆/海气相互作用研究，全面实施了“全球变化与海气相互作用”专项。本次调查空间范围涉及太平洋、印度洋和南海，在全球气候变化模式、生物多样性、海水酸化、海洋碳汇等方面取得了重要研究成果。值得关注的是，在项目执行过程中，启动了“印-太海洋环境变异与海气相互作用”和“亚洲大陆边缘动力学与全球变化”这2项国际合作任务，分别针对印度洋-太平洋海洋动力学及海气相互作用的特征和机理，以及亚洲大陆边缘形成演化动力过程及环境效应等两大国际前沿科学问题开展，进一步提升了我国深海大洋科学研究水平和国际地位。项目执行过程中，我国与俄罗斯、泰国、马来西亚、印度尼西亚、柬埔寨、孟加拉等国开展双边合作调查，共计开展合作30余航次。

②海洋科考探索新模式

除了国家组织的大型综合性海洋调查项目以外，国家自然科学基金委员会（以下简称基金委）、中国科学院（以下简称中科院）等单位也以不同形式组织海洋科考活动、探索新模式。

基金委于2009年启动了“共享航次计划”，让多个基金项目联合使用1艘由基金委租用的科考船开展科学数据采集。该项目开展15年来，已累计租用39艘科考船，资助155个海洋科学考察航次，搭载完成5296航次涉海任务，在我国近海、西北太平和东印度洋开展了长期、连续、综合的观测，对于我国海洋数据积累、人才的培养、学科交叉研究具有重要的意义，推动了海洋科学的发展，开创了“海洋科考船开放与共享”的新机制。

中科院于2010年开始组织实施了“战略性先导科技专项”，其中海洋是重要的支持领域，通过专项任务的实施，在西太平洋、印太交汇区等海域的研究取得了一系列原创性成果，实现了深海大规模协同观测，开创了我国海洋科考新模式。

③深海极地成为新时代海洋科考战略领域

随着我国“海洋强国”战略的提出，深海极地成为了我国海洋研究的重要领域，国家重点研发计划将“深海和极地关键技术和装备”列为重点项目，每年资助多项深海极地研究的科研项目实施，极大地助力我国海洋科技的发展。

进入21世纪，我国加大了对大洋、极地的科学考察力度，至今共计开展大洋科考航次85次，其中2000年以后的占比为88.2%；南极科考航次34次（仅统计涉海航次，南极考察共完成40次），北极科考航次13次，其中2000年以后极地航次占比为70%。从图1可以看出，2010年以后大洋及两极考察的航次数科考航次明显增加。随着大洋、极地科考的持续开展，不仅获取了丰富的深海极地数据资源，同时带动了我国深海潜水器、极地调查装备以及大型综合科考船的快速发展，目前部分已达世界先进水平。

图1 我国极地大洋科考航次统计图

⒈海洋科考船

海洋科考船作为探测海洋、研究海洋的重要平台，其性能和技术装备水平直接影响国家海洋事业的发展。

⑴国外科考船现状

美国、日本和欧洲部分发达海洋国家，科考船建造技术与数量都处于世界前列。据不完全统计，美国拥有科考船逾250艘（其中船长大于30m的约70艘），欧盟约300艘，日本、俄罗斯等国也均已超过100艘。

①科考船的管理

国外科考船目前主要隶属于各国政府、高校、海军等公共机构，管理上大多采用集中管理调度的制度，以提高其利用率。

美国在20世纪70年代成立了由61个单位组成的高校-国家海洋实验室系统船队，以协调国家科研院所、政府机构的用船需求。这种科学的管理方式使得美国的科考船不仅利用率高，并且船舶及船载调查设备更新也较快，从而支撑了美国海洋科学的快速发展。另外，美国海洋大气局也拥有18艘船长大于40m的调查船，主要用于水道测量、渔业调查、海洋学研究和环境调查等专项调查。

欧洲海洋科考船队由20多个国家的船队组成，通过不同的科考船运营商管理，形式上较为松散。1999年，欧洲科考船营运组织（ERVO）成立。该组织汇集了众多科考研究及科考船管理人员，定期组织研讨论坛，参加该组织的国家目前已发展到19个。

日本的海洋科考船主要分属于海上保安厅、海上自卫队、海洋科学技术中心及高校等机构，其中海洋科学技术中心拥有全球级/大洋级海洋科考船6艘，其中地球号深海钻探船曾创下7740m这一世界最深海底钻探纪录。

②科考船分类

国外的海洋科考船分类大多依据船舶的长度进行分类，其中美国将船分为4类：全球级（船长大于70m）?大洋级（船长55～70m）?近岸级（船长40～55m）和沿岸级（船长小于40m）；欧洲分为5类：全球级（船长大于80m）、大洋级（船长60～80m）、区域级（船长30～70m）、沿岸级（船长20～45m）和地方级（船长15～40m）。

朱建华等2012年对当时美国船长在30m以上的现役科考船进行了统计，全球级、大洋级和近岸级调查船比例分别为48%、34%和18%，大型海洋科考船明显占据主导地位。

⑵我国科考船现状

我国的海洋科考船起步比国外晚，经历了从“旧船改造”到“自主研发”的转变，目前已成功研制出万吨级别的综合性科考船，可开展覆盖近海、大洋、两极的全球性海洋科学考察，极大提升了我国海洋科考能力。

我国海洋科考船按照功能性可以分为以下几类：第1类是海洋综合性科考船（见图2），主要用于对海洋要素的综合性观测调查，按吨位与作业区域可细分为近海型、大洋型、全球型；第2类是专业性科考船，主要用于某种专业的调查，如地质调查船、地球物理调查船、水声调查船、气象观测船、浮标工作船等；第3类是特种科考船，主要用于执行特殊任务，如极地破冰科考船、大洋钻探船、深潜器母船等。

图2 综合性科考船示意图

目前我国海洋科考船已具备了多种海洋要素同步观测、样品采集和处理能力，能够满足多学科综合调查需求。近年来，我国已自主建造出一批具备世界先进水平的科考船，对海洋科考事业有极大的助力，典型的科考船包括：

①大洋综合型调查船——东方红3号东方红3号总长103.8m，达5602总吨，配备目前国际最先进的船舶装备和科考装备，是1艘5000吨级的新型深远海大型科考船，可开展高精度的全海深和空间一体化的海洋综合科学考察。2019年，该船获得了挪威船级社签发的船舶水下辐射噪声最高等级——静音科考级（SILENT-R）认证证书，成为全球最大的静音科考船，在船舶水下辐射噪声控制方面达到国际最高标准。

②大洋钻探船——梦想号梦想号是我国自主设计建造的首艘超深水大洋科考钻探船，总长179.8m，达33000总吨，具备全球海域无限航区航行能力和11000m深海钻探能力。梦想号具有目前全球最先进的钻探系统，具有国际领先的大洋科学钻探能力，涵盖基础地质、古地磁、无机地化、有机地化、微生物、海洋科学、天然气水合物、地球物理、钻探技术九大实验室，满足海洋领域全学科研究要求。

③极地考察船——雪龙2号雪龙2号是我国首艘自主建造的极地科考破冰船，总长122.5m，排水量约13996t，是全球首艘具备艏艉双向破冰技术的破冰船，能够在1.5m厚冰环境中连续破冰航行，填补了我国极地科考重大装备领域的空白。雪龙2号装备有国际先进的海洋调查和观测设备，能实现科考系统的高度集成、自洽、智能化运行等，是1艘智能化船舶，从2019年开始已执行多次南北极科考航次。

④智能型海洋科考船——珠海云号珠海云号是全球首艘智能型无人系统母船，总长88.5m，排水量约2000t，具备自主航行功能和远程遥控功能。其可搭载不同观测仪器的空、海、潜无人系统装备，在目标海区批量化布放，并进行面向任务的自适应组网，从而实现对特定目标立体动态观测。

⒉海洋观测平台

按照部署的空间位置，海洋观测平台可以分为天基、空基、岸基、海面基和海底基等类型，除了海洋科考船，还包括卫星遥感、航空遥感、高空气球、海洋站、浮/潜标、无人艇、水下深潜器、海底观测网等，本文将介绍目前几种典型的海洋观测平台。

⑴海洋站观测

海洋站观测系统是一种可以获取长期、定点、连续海洋水文气象观测资料的观测方式，具有定点长期连续、数据质量高等优点，一般搭载多要素一体化的海洋站自动观测仪器并实施数据传输及自动化处理。1959年，我国在沿岸布设了119个海洋水文气象观测站；目前我国业务化在位运行的海洋站点约300余个（包括国家站、地方站、海外共建站等），离岸平均在200km左右，站点较稀疏且分布不均，存在观测空白区域。而美国、日本、韩国、澳大利亚等国家均已形成平均间距约30km的海洋站点观测网。目前我国海洋站点观测内容主要为潮汐、温盐、海浪、海冰和气象要素，基本不具备海流、水质、大气监测、辐射等要素的观测能力。

⑵浮标/潜标

①浮标

浮标按照用途和工作方式，可分为锚定浮标、漂流浮标和Argo浮标等。我国研制的白龙号深海锚系浮标是继美国TAO/Atlas和日本Triton浮标之后的第3个全球深海气候观测浮标系列，说明我国在锚系浮标技术方面已位居世界前列。2023年，在联合国“海洋科学促进可持续发展十年（2021—2030）”（简称“海洋十年”）与“海洋与气候无缝预测系统”大科学计划支持下，我国研制出了新一代GNSS海洋表层漂流浮标，可以精确获取浮标的空间位置、时间、波高、周期、波向、表层流速、流向、表层温盐等10个参数。美国、日本等国家的科学家于1998年提出了全球海洋环境观测项目——Argo计划。截至目前，全球共有34个国家和组织加入、共布放约2万个Argo浮标，建立了由Argo浮标组成的全球Argo海洋观测网，持续获取全球深海大洋温度、盐度、溶解氧和生物化学观测数据，是全球海洋科学基础性研究的重要数据来源。目前活跃浮标3960个，其中我国布放浮标活跃数量为72个。

相较于发达海洋国家，我国浮标数量较少且主要集中于中国近海，南海中南部乃至大洋区域则几乎空白，观测资料内容仅包括海面温盐、海浪、海流和气象等要素。全球已基本形成每天700多套浮标在位运行的浮标观测网，尤其是美国，其已建成浮标观测阵列，浮标数量已超过海洋站点，且观测要素众多，包括水位、二氧化碳含量、含氧量、浊度等共计26类。

②潜标

潜标的传感器泊于海面以下，对水下海洋环境要素进行长期、定点、连续、同步的剖面观测，不易受海面海况的影响及人为破坏，可以观测水下多种海洋环境参数，具有隐蔽性好、不易被破坏的优点，且可通过释放装置回收，较好地实现了水下测量数据的实时下载和传输。该型装置的先进技术目前主要被加拿大、美国、德国、英国等西方国家掌握，我国虽然研究起步较晚，但发展迅速，现已能够建造实现6000m实时数据传输的海底潜标系统。

中国海洋大学在南海北部陆架区建立了以42套潜标为主体的南海观测潜标网，已成为世界上规模最大的区域海洋观测潜标网。

⑶深海潜水器

深海潜水器是开展深海调查的重要装备，可在深海进行高效勘探、科学考察和开发作业。其分为载人潜水器（HOV）和无人潜水器（UUV），其中无人潜水器又分为有缆遥控潜水器（ROV）、无缆自治潜水器（AUV）、自治-遥控混合型无人潜水器（ARV）、水下滑翔机（glider）等。

①HOV

作为深海装备研究的热点之一，HOV受到了多国的关注，美国、法国、日本、俄罗斯以及中国都纷纷开展HOV装备研发。国外典型的HOV如美国阿尔文号（隶属于美国伍兹霍尔海洋研究所，最大潜深可达4500m）是下潜次数最多的深海载人潜水器，平均每年进行180次的下潜任务。法国的鹦鹉螺号最大作业水深达6500m，已下潜1700多次，目前平均每年进行100余次的下潜任务。此外，国外知名的HOV还包括日本的深海SHINKAI6500以及俄罗斯的和平Ⅰ号、和平Ⅱ号等。

我国的深海载人潜水器从2002年开始研发。2012年，蛟龙号（见图3）曾创造了下潜7062m的中国载人深潜记录，截至目前，其在南海、印度洋、太平洋等完成了300次下潜任务。2017年，中国船舶科学研究中心研制的4500米级深海勇士号（见图3），其国产化率达90%以上，为我国深海科考奠定了基础。2020年，我国自主研发的奋斗者号万米载人潜水器在马里亚纳海沟成功下潜10058m，同年在马里亚纳海沟成功坐底，下潜记录达到10909m，创造了我国载人深潜的新纪录，标志着我国载人潜水器研发技术已达到国际领先水平，实现了在“全海深”开展科学考察的目标。

图3 我国自主研发的HOV

②ROV

ROV通过脐带缆与母船连接，其优点在于动力充足、作业能力强、信息交换便捷，可有效支撑海底资源开发、深海救捞、海底光缆铺设、水下采样等工作，按规模可分为小型、中型、大型和超大型。如今，我国已自主研制成功4500米级海马号、6000米级的海龙号、海星号以及完成了10907m下潜深度的海斗一号（见图4）等，从而标志着我国已进入拥有6000米级ROV的国家行列。

图4 我国自主研发的ROV

③AUV

AUV自带能源，与母船无物理连接，主要用于军事、海洋调查、海底勘查、水下搜索等方面，最大作业深度可达6000m。同HOV和ROV相比，AUV具有可自主执行命令、质量轻、尺寸小、活动范围大、隐蔽性强、对气象条件依赖性小、制造和使用成本低等优点。

我国第1台潜深1000m的AUV探索者号于1994年研制成功。2012年以后，我国自主研发的6000米级潜龙系列AUV，具备跟踪复杂海底地形探测的能力，可进行深海底地形地貌、浅地层结构、海底流场和海洋环境参数的综合精细调查。

图5 我国自主研发的AUV

④水下滑翔机（glider）

glider是在自持式浮标基础上发展起来的一种海洋观测平台，具有自主水平运动和定向航行的特点，可通过改变自身浮力和浮心位置，产生锯齿形滑翔运动，并在运动过程中通过搭载的传感器进行海洋环境观测。国外在20世纪90年代初开发水下滑翔机，美国、日本、法国等国家均已拥有自己的产品，其中美国的水下滑翔机技术已经非常成熟，典型代表产品有Slocum、Spray和Seaglider等。我国自主研发的水下滑翔机包括海燕号、海翼号、海翼1000mini等，其中海翼号在在马里亚纳海沟完成下潜观测，最大下潜深度达到6329m，刷新了水下滑翔机最大下潜深度的世界纪录。

⑷海底观测网

海底观测网计划由美国于1996年最先提出，用以实现对海洋的实时原位观测，以及海洋综合信息的大数据采集、传输和分析，具有随时了解海底情况的优势，故应用广泛。

1999年6月，加拿大率先建成海王星海洋水下观测网NEPTUNE，随后美国、日本等国家也分别建立海底观测网，如美国的OOI、MARS观测系统，日本的新型实时海洋水下监测网ARENA、海底观测网DONET和S-net，欧洲的海洋水下观测网ESONET、海底观测网EMOS，澳大利亚的综合海洋观测系统IMOS等。加拿大于2013年将VENUS海底实验站和东北太平洋的NEPTUNECanada观测网合并，组建了加拿大海底观测网ONC，可覆盖离岸300km的海域。国外的海底观测网主要开展海面、水体、海底的多数据监测，应用于防灾减灾、科学研究、生态环境保护及国家安全等。

我国海底观测网研究始于2005年；2009年建成运行了第1套近岸海底测试系统“东海海底观测小衢山实验站”；2017年，同济大学和中科院声学所牵头开始建设国家海底科学观测网，以东海海底观测网络、南海海底观测系统为代表，建成后将实现从海底向海面进行全天候、实时和高分辨率的多界面立体综合观测。

⒊传感器与调查设备

20世纪80年代开始，随着科技的发展，美国、日本等发达海洋国家加大对海洋传感器及调查设备的研发投入，先后研发出声学多普勒流速剖面仪、温盐深传感器、潮位仪、测波仪、生物化学传感器（pH、溶解氧、硝酸盐、叶绿素、浊度）等传感器设备，以及多波束测深系统、浅地层剖面仪、海底地震仪、重力仪、磁力仪等调查设备。比如海洋科考中常用的多波束测深，是一种多传感器的复杂组合系统，一直以国外研发的设备为主，以美国Seabeam公司、德国Elac公司、挪威SIMRAD公司为代表，研发了适合于浅水、深水的系列多波束仪器设备，在全球海洋地形测量中起到了重要的作用。

我国自20世纪开始研发海洋调查仪器设备，尤其是在水文调查设备的研发方面投入了较多的力量，但仪器的精度、可靠性、稳定性方面与国外存在较大差距。在2010年以前开展的海洋科考中使用的传感器与调查设备绝大多数都来源于国外，国产化程度较低。2010年以后，我国进一步加大了对国产海洋设备仪器的研发，目前已成功研制了全系列温盐深测量仪、海洋声学仪器、多波束测深仪、海底地震仪、海洋重力仪等，但大部分自研仪器尚未开展大批量的生产与应用。

⒈海洋科考发展趋势

国内外海洋科考经过几十年的发展历程，取得了丰硕的成果。随着近20年来科技的飞速发展，面对全球气候变化、海洋资源开发、海洋权益维护等新要求，海洋科考在组织形式、技术装备、研究区域、学科交叉、国际合作、生态保护等方面将呈现出如下新特征：

⑴海洋科考模式更加多样、开放与共享

海洋科考的组织形式将会更加灵活、科学、统筹。比如国际、国内的大科学计划虽然按照各自的科研目标组织开展海洋科考，自然资源部、基金委、中科院等机构也按照各自的业务需求组织开展海洋科考，但最终都将由国家层面进行统筹，避免重复调查造成的资源浪费。其次，海洋科考将会由不同观测平台协同合作开展，实现多平台同步观测，具备长时间观测能力的自主观测平台/仪器（如glider、潜标、海底地震仪等），将会成为海洋科考的重要工具。第三，海洋科考共享形式将会进一步发展创新，在目前海洋科考船共享的基础上，未来一些重要海洋装备、先进调查仪器、观测平台等也会加入共享的行列。第四，海洋科考将进一步走向公众，今后的海洋科考船、观测平台、科考成果、科普信息等会更多向公众宣传展示，提升公众科学素养，唤醒公众保护海洋生态环境的意识，激发公众参与海洋科考的兴趣。

⑵海洋技术装备逐步从自动化转向智能化、集成化

海洋科考的发展离不开科技的支撑。近年来，随着海洋大数据、人工智能、云计算、数字孪生等技术的快速发展，海洋技术不断升级，海洋科考装备也向着更加智能化、无人化、集成化的方向发展。深海无人潜水器、海底观测网、无人观测平台、海底原位测量等技术发展使得获取更多恶劣、极端条件下的第一手科学数据成为现实，智能化海洋装备将会自动感知周边环境、装备自身状态及与通信协同信息，避免极端环境对装备造成的影响。海洋技术装备将实现从科考船、观测平台、传感器、调查设备、传输网、综合分析平台的一体化建设，逐步实现海洋科学数据的实时获取、实时传输、实时处理分析的链条化操作，提升海洋科学数据的时效性及应用价值。

⑶海洋科考研究区域横向将从浅海到深海，纵向将从海面到海底

海洋技术创新引领深海探索，深潜、深网、深钻的发展将进一步驱动深海、海底的研究。深海的科考及研究工作我国虽起步较晚，但随着近几年在这方面的持续投入而发展迅速。目前，我国在深海潜水器方面已达到了国际先进水平，深海观测网正在持续建设中，第一艘大洋钻探船梦想号也已建造完成。在深海领域的科考，未来我国有望赶超国外。

⑷学科交叉融合是海洋科考重大成果产出的重要方向

海洋科学作为一个系统科学，涉及物理、化学、生物、计算机、信息、人工智能、大数据等众多领域，具有大平台、大交叉、大协同、大系统的特点，学科交叉融合研究可以进一步激发海洋科考数据活力，产出重大成果。未来的海洋科考将会更加注重多学科、跨尺度的系统性研究，打破传统学科的界限，促进物理海洋、生物、化学、地质学等学科的交叉融合。另外目前全球面临的重大海洋问题，都不是单独一个学科的研究内容，比如海水酸化、微塑料污染、全球气候变化等，都需要多学科交叉融合研究才能给出科学的解决方案。

⑸国际合作共享将持续深化

随着全球海洋命运共同体的构建，国际合作共享将在海洋科考中发挥更大的作用，共同应对全球性的海洋科学问题，推动海洋科学的快速发展。国际上，联合国于2017年宣布推出“海洋十年”规划，这十年将为全球海洋国际合作提供更好的平台，促进海洋科学的可持续发展。日本财团和国际组织GEBCO同年推出了“海底2030项目”，目标是编制海洋底部无缝数字地图并向全球公开。我国近几年来积极构建多边、双边国际合作关系，成立了“联合国海洋科学促进可持续发展十年”国家委员会，制定了行动计划，发起了“数字化深海典型生境”、“海洋负排放”、“海洋与气候无缝预测”等国际大科学计划。

⑹海洋科考将更加注重生态环保优先

今后的海洋科学考察过程中将更加注重生态环保、环境监测和可持续发展，减少科考活动对海洋生态环境的影响。首先，未来海洋科考将会促进海洋保护区的建设和管理，保护生物多样性和生态系统的平衡；其次，智能海洋装备的发展也会推进生态保护，比如英国已引入的智能海洋观测浮标，可防止锚链拖曳刮伤海底，避免海草栖息地被破坏。

⒉我国面临的挑战

通过对国内外海洋科考现状的对比分析可以看出，我国的海洋科考呈现出起步晚、发展速度快的特点，尤其是随着海洋强国战略的提出，我国的海洋科考事业已进入快速发展期，但与国外发达国家相比仍存在一些差距，主要体现在以下3个方面：

⑴近海及大陆架海域调查程度低。美国、日本等已完成多轮的近海海洋调查，可满足1∶20万的制图需求，而我国仅开展过2轮较大范围的近海调查（1958年普查及2004年908专项调查），数据空间覆盖度、数据密度及时效性明显不足。

⑵我国在一些高精度传感器及声学调查设备方面，国产化程度不高，装备的智能化、集成化程度也需要进一步加强。

⑶我国在海洋科考数据共享建设方面缺少相关法规和制度的指导。美国、日本、韩国等国已制定了相关法规和制度支持海洋科学数据的获取和开放共享,目前世界上已有50多个国家建立了各自的国家级海洋科考数据中心,为世界各地的科学家提供数据访问。而我国目前主要通过中国Argo资料中心、海洋科学共享平台与海洋云等开展海洋科考数据的共享服务，各海洋机构的科考数据仍尚未实现整合，故难以达到国外发达海洋国家的共享规模。

通过国内外海洋科考对比分析，可以看出我国海洋科考通过近10年快速发展，在海洋科考装备研发、海洋技术能力等方面都已逐步向国外发达海洋国家看齐。对于我国后续海洋科考的高质量发展，提出以下建议：

⑴建议加强海洋重大科学计划的筹划与相关科考装备的建设。以往的重大的海洋科学计划大多数是以美国为首的西方国家提出或牵头开展，我国应以“海洋十年”计划为契机，进一步筹划多边或双边的海洋重大科学计划，同时进一步统筹卫星、船舶、无人机、浮标/潜标、海洋机器人、海底观测网等海洋观测平台，发展综合立体观测网络，构建“空、天、地、海”一体化的业务化观/监测系统。

⑵提升海洋科技创新能力是推动海洋科考高质量发展的重要手段。建议大力开展无人智能科考船、数字海洋技术、海洋大数据等新质装备技术的研发和攻关。

⑶建议借鉴美国军方和民间科考船统筹协调管理的机制，推进国家层面海洋科考船统筹利用，建设国家级海洋科考数据中心，提升我国科考船利用率及科考数据共享率。